Nukleinsyremetabolisme

Som en del av Nukleinsyremetabolisme det handler om konstruksjon og nedbryting av nukleinsyrene DNA og RNA. Begge molekylene har som oppgave å lagre genetisk informasjon. Forstyrrelser i syntesen av DNA kan føre til mutasjoner og dermed til endringer i den genetiske informasjonen.

Hva er nukleinsyremetabolisme?

Nukleinsyremetabolismen sikrer dannelse og nedbrytning av deoksyribonukleinsyre (DNA) og ribonukleinsyre (RNA). DNA lagrer hele den genetiske informasjonen i cellekjernen i lang tid. RNA er på sin side ansvarlig for proteinsyntese og overfører dermed den genetiske informasjonen til proteinene.

Både DNA og RNA består av nukleobaser, et sukker og en fosfatrest. Sukkermolekylet er koblet til fosfatresten via en forestring og binder seg til to fosfatrester. Det dannes en kjede med gjentatte fosfat-sukkerforbindelser, til hvilken en nukleisk base er glukosidisk bundet til sukkeret.

I tillegg til fosforsyre og sukker, er fem forskjellige nukleobaser tilgjengelige for syntesen av DNA og RNA. De to nitrogenbaser adenin og guanin tilhører purinderivater og de to nitrogenbaser cytosin og tymin tilhører pirimidinderivater.

I RNA er tymin byttet ut mot uracil, som er preget av en ekstra CH3-gruppe. Den strukturelle enhetens nitrogenbase, sukkerrester og fosfatrester blir referert til som et nukleotid. I DNA dannes en dobbel spiralstruktur med to nukleinsyremolekyler, som er koblet til hverandre av hydrogenbindinger for å danne en dobbelt streng. RNA består av bare en streng.

Funksjon & oppgave

Nukleinsyremetabolismen er av stor betydning for lagring og overføring av den genetiske koden. Den genetiske informasjonen lagres opprinnelig i DNA gjennom sekvensen av nitrogenbaser. Den genetiske informasjonen for en aminosyre blir kodet via tre påfølgende nukleotider. De suksessive basetripletter lagrer informasjon om strukturen til en viss proteinkjede. Begynnelsen og slutten av kjeden settes av signaler som ikke koder for aminosyrer.

De mulige kombinasjonene av nukleobaser og de resulterende aminosyrene er ekstremt store, slik at det med unntak av identiske tvillinger ikke er genetisk identiske organismer.

For å overføre den genetiske informasjonen til proteinmolekylene som skal syntetiseres, dannes først RNA-molekyler. RNA fungerer som en sender av genetisk informasjon og stimulerer syntesen av proteiner. Den kjemiske forskjellen mellom RNA og DNA er at i stedet for deoksyribose er sukkerribosen bundet i molekylet. Videre er nitrogenbasis-tyminet byttet ut mot uracil.

Den andre sukkerresten forårsaker også den lavere stabiliteten og den enstrengede naturen til RNA. Dobbeltstrengen i DNA beskytter den genetiske informasjonen mot endringer. To nukleinsyremolekyler er koblet til hverandre via hydrogenbindinger. Dette er imidlertid bare mulig med komplementære nitrogenbaser. I DNAet kan det bare være baseparene adenin / timmin eller guanin / cytosin.

Når dobbeltstrengen splitter, dannes den komplementære tråden igjen og igjen. Hvis det for eksempel er en endring i en nukleisk base, erkjenner visse enzymer som er ansvarlige for reparasjon av DNA, hvilken defekt som er tilstede på den komplementære basen. Den endrede nitrogenbasen erstattes vanligvis korrekt. Slik er den genetiske koden sikret. Noen ganger kan en feil videreføres med resultatet av en mutasjon.

I tillegg til DNA og RNA er det også viktige mononukleotider som spiller en viktig rolle i energimetabolismen. Disse inkluderer for eksempel ATP og ADP. ATP er adenosintrifosfat. Den inneholder en adeninrest, ribose og trifosfatresten. Molekylet gir energi, og når energi frigjøres, konverteres det til adenosindifosfat, hvorved en fosfatrest blir delt av.

Sykdommer og plager

Hvis lidelser oppstår under nukleinsyremetabolismen, kan det føre til sykdommer. Det kan oppstå feil i DNA-strukturen, i hvilket tilfelle blir feil nukleobase brukt. Mutasjon forekommer. Endringer i nitrogenbaser kan oppstå gjennom kjemiske reaksjoner som deaminering. Her erstattes NH2-grupper med O = grupper.

Normalt lagres koden fortsatt i DNA av den komplementære streng, slik at reparasjonsmekanismene kan falle tilbake på den komplementære nitrogenbasen for å rette opp feilen. Når det gjelder massive kjemiske og fysiske påvirkninger, kan det imidlertid oppstå så mange feil at det noen ganger kan gjøres en feil korreksjon.

Det meste av tiden foregår disse mutasjonene på mindre relevante steder i genomet, slik at ingen effekter er å frykte. Imidlertid, hvis det oppstår en feil i en viktig region, kan det føre til en alvorlig endring i den genetiske sammensetningen med massive helseeffekter.

Somatiske mutasjoner er ofte årsaken til ondartede svulster. Slik utvikler kreftceller seg hver dag. Som regel blir disse imidlertid umiddelbart ødelagt av immunforsvaret. Imidlertid, hvis mange mutasjoner dannes gjennom sterke kjemiske eller fysiske effekter (f.eks. Stråling) eller gjennom en mangelfull reparasjonsmekanisme, kan kreft utvikle seg. Det samme gjelder et svekket immunforsvar.

Imidlertid kan helt andre sykdommer også utvikle seg innenfor rammen av nukleinsyremetabolismen. Når nukleobasene brytes ned, produseres det fullstendig resirkulerbare beta-alaninet fra pyrimidinbaser. Den dårlig løselige urinsyren er produsert fra purinbaser. Mennesker må skille ut urinsyre i urinen. Hvis enzymene for å gjenbruke urinsyren for å bygge opp purinbaser mangler, kan urinsyre-konsentrasjonen stige i en slik grad at urinsyrekrystaller faller ut i leddene og gikt utvikler seg.